Day 4：資料管理伺服器 (2) - 題目資料定義與 JSON 序列化回傳資料
接續昨天的文章內容，我們接下來要來讓這個伺服器可以開始操作題目的資料，今天就讓我們先來定義題目的資料結構，並能夠以 JSON (JavaScript Object Notation，一種資料傳遞格式，由於其寫法是從 JavaScript 定義 Object 的語法而來的，所以命名成此名稱) 的格式將題目資料透過 API 輸出回來吧！
題目資料定義
在專案的 src 目錄中，我們新增一個檔案叫做 Problem.kt，用來定義 Problem 類別，讓我們可以利用這個類別所產生出來的物件來存放我們的題目資料，底下是 Problem 的定義內容：
data class Problem(
val id: String,
val title: String,
val description: String,
val testCases: List<TestCase>
)
解釋一下 Problem 內的欄位， id 為可以用來辨識題目用的編號， title 則為題目的標題， description 則為題目的詳細內容，接著可以看到 testCases ，這個欄位是一個 TestCase 類別的集合，其抽象含義上即為該題目測資的集合，那麼 TestCase 這個類別裡面又是怎麼定義的呢？底下是位於 src/TestCase.kt 中的 TestCase 的定義：
data class TestCase(
val input: String,
val expectedOutput: String,
val comment: String,
val score: Int,
val timeOutSeconds: Double
)
解釋一下 TestCase 內的欄位， input 為該筆測試資料的輸入內容， expectedOutput 則為預期中的輸出內容， comment 即是可以用來標注該筆測資有什麼特別地方用的字串， score 則是這筆測資佔了幾分， timeOutSeconds 則為程式運行最多不能超過多久。
定義完成題目的資料結構後，我們就可以在 src/Application.kt 先宣告一份測試用的假題目資料，底下是其定義程式碼：
val testProblems = Collections.synchronizedList(mutableListOf(
Problem(
"101",
"A + B Problem",
"輸入兩數，將兩數加總。",
listOf(
TestCase(
"3 4",
"7",
"",
50,
10.0
),
TestCase(
"2147483646 1",
"2147483647",
"",
50,
10.0
)
)
),
Problem(
"102",
"A + B + C Problem",
"輸入三數，將三數加總。",
listOf(
TestCase(
"3 4 5",
"12",
"",
50,
10.0
),
TestCase(
"2147483646 1 -1",
"2147483646",
"",
50,
10.0
)
)
)
))
上面總共定義了兩道題目的假資料，每一道題目裡面都各有兩筆簡單的測資，用來測驗使用者的程式是否有達到該道題目所要求的目標。假資料的集合利用 Collections.synchronizedList 包住，避免因為伺服器平行處理個別 HTTP request 時，同時去對該集合進行修改所造成的平行處理錯誤。
接著我們希望能夠讓伺服器在接收到 HTTP request 的 URI 為 /problems 時，能夠將問題集合的資料以 JSON 的格式回傳回去，那該如何做呢？
Jackson API 與 ktor-jackson 套件
首先，要先在專案裡面安裝一個叫做 ktor-jackson 的套件。此套件利用常在 Java 語言中，用來處理 JSON 的 Jackson API 幫助我們方便地將程式資料轉換成 JSON 的格式。
那該如何安裝這個套件呢？我們在建立專案的時候，其實有選擇專案會使用什麼方式來進行管理，如下方圖片所示的位置。
而我們在開設新專案的時候，使用的是 GradleKotlinDsl，其與上面圈起來的 Gradle 一樣，都是使用 Gradle 這個工具來管理，差別只在於設定檔案裡面的語法，Gradle 使用的是原生 Gradle 所使用的設定語言，而 GradleKotlinDsl 則是使用 Kotlin 語言來進行設定。
Gradle 是一個用來處理專案建置的輔助工具，它會利用設定檔來定義這個專案使用了哪些外掛、依賴了哪些套件、該執行哪些事情來進行專案建置⋯⋯等等專案建置相關的事情，因此如果我們要安裝 ktor-jackson 這個套件，只需要在 Gradle 設定檔 build.gradle.kts 中（下圖左方紅圈的位置），依賴套件的部分（也就是 dependencies 的區塊，下圖中間正方框的位置）加入 ktor-jackson 這個套件 implementation("io.ktor:ktor-jackson:$ktor_version")（下圖正方框中紅圈的位置），存檔後點擊右上角一個 Gradle 重整的圖示按鈕（如下圖右上角黃圈所示），則 Gradle 就會幫我們安裝好 ktor-jackson 這個套件。
安裝完套件後，接著要在 src/Application.kt 中，讓伺服器可以套用上 ktor-jackson 這個套件去對回應回去的資料做 JSON 序列化，底下展示了該如何增加程式碼去進行這件事情：
fun Application.module(testing: Boolean = false) {
val client = HttpClient(Apache) {
}
// 增加這個區塊
install(ContentNegotiation) {
jackson {
enable(SerializationFeature.INDENT_OUTPUT) // 開啟美化輸出出來的 JSON 的功能
}
}
// ...... routing 區塊省略
}
install 可以對伺服器處理 HTTP request 和 HTTP response 的流程中，插入你想要使用的套件，而參數的 ContentNegotiation 即表示是對內容輸入以及輸出轉換格式的技術方面去進行設定，裡面我們使用了 jackson 區塊去表示要對內容輸入以及輸出的部分利用 ktor-jackson 套件去做處理。另外，在 jackson 區塊內，我們 enable 了一個可以美化輸出出來的 JSON 的功能。
最後在底下 get("/problems") 的回應部分，改成回應上面我們定義的假資料即可。
get("/problems") {
call.respond(
mapOf(
"data" to testProblems
)
)
}
執行伺服器後，我們輸入 https://0.0.0.0:8080/problems 來看看，即可得到我們剛剛設計的測試資料：
{
"data" : [ {
"id" : "101",
"title" : "A + B Problem",
"description" : "輸入兩數，將兩數加總。",
"testCases" : [ {
"input" : "3 4",
"expectedOutput" : "7",
"comment" : "",
"score" : 50,
"timeOutSeconds" : 10.0
}, {
"input" : "2147483646 1",
"expectedOutput" : "2147483647",
"comment" : "",
"score" : 50,
"timeOutSeconds" : 10.0
} ]
}, {
"id" : "102",
"title" : "A + B + C Problem",
"description" : "輸入三數，將三數加總。",
"testCases" : [ {
"input" : "3 4 5",
"expectedOutput" : "12",
"comment" : "",
"score" : 50,
"timeOutSeconds" : 10.0
}, {
"input" : "2147483646 1 -1",
"expectedOutput" : "2147483646",
"comment" : "",
"score" : 50,
"timeOutSeconds" : 10.0
} ]
} ]
}
總結
完成了輸出假資料後，明天我們就要來設計一套完整的 RESTful API，讓我們可以對這個假資料陣列去進行修改，就請大家期待一下明天的內容吧！